[發明專利]一種多孔炭電極的制備方法

在審

• 申請號: 201611026419.X
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN106783212A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 程杰;姚壽廣;申亞舉;楊裕生
• 申請（專利權）人: 張家港智電芳華蓄電研究所有限公司;江蘇科技大學海洋裝備研究院
• 主分類號: H01G11/32
• 分類號: H01G11/32;H01G11/26;H01G11/86;C02F1/469
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 汪青,仇波

技術領域

本發明屬于能源器件電極材料領域，具體涉及一種多孔炭電極的制備方法。

背景技術

多孔炭材料具有可觀的比表面積、價格低廉及高度商業化等諸多優點，是目前作為常用的超級電容器和電容式海水淡化的電極材料。多孔炭材料主要包括活性炭、碳氣凝膠、活性炭纖維和多孔玻璃態碳等。傳統的超級電容器電極是以微米級顆粒的粉狀多孔炭材料為主體活性材料，另外添加一定比例的輔助導電劑（如炭黑、碳納米管等）和粘結劑（如聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF等）通過調漿—覆的方式制備；但是這種覆的方法比較容易脫粉，在電解液中有時出現炭層起皮、膨脹、脫落現象，嚴重影響電極性能。或者搟壓成炭片，隨后壓制在導電集流體（骨架）上或者粘接在導電集流體上，這種方法使用了較高含量的PTFE等，它們對電極的儲能性能幾乎沒有貢獻，也導致電極性能下降。

發明內容

本發明目的是為了克服現有技術的不足而提供一種多孔炭電極的制備方法。

為解決以上技術問題，本發明采取的一種技術方案是：一種多孔炭電極的制備方法，它包括以下步驟：

（a）將導電劑、粘接劑和多孔炭混合后，以溶劑和漿得電極漿料；所述導電劑、粘接劑和多孔炭的質量比為3~15：2~10：75~95；

（b）將所述電極漿料覆在導電骨架上，干燥除去溶劑；

（c）將步驟（b）的產物置于使粘接劑處于熔融或半熔融狀態的溫度下，加壓使所述導電劑、粘接劑和多孔炭在所述導電骨架上形成活性層即可。

優化地，所述粘接劑為選自聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯丙烯酸、硅溶膠、硅酸鉀、硅酸鈉、磷酸鹽、動物膠、酪素、阿拉伯樹膠、水溶性聚醋酸乙烯、水溶性聚苯乙烯、水溶性酚醛樹脂、聚異丁烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈和聚酰胺中的一種或多種組成的混合物。

優化地，所述導電劑、粘接劑和多孔炭的總質量與所述溶劑質量的比例為1：0.5~10。

進一步地，所述電極漿料的粘度為1500~3500mPa?s。

進一步地，所述電極漿料的粘度通過向其中加入增稠劑進行調節，所述增稠劑為選自羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素鉀、海藻酸、海藻酸鈉、海藻酸鉀、羥丙基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素鈉和羥丙基甲基纖維素鉀中的一種或多種組成的混合物。

優化地，所述導電劑為選自石墨粉、乙炔黑、短切碳纖維、碳納米管、石墨烯、金粉、銀粉、鉭粉、導電氧化鈦和碳化鉭的一種或多種組成的混合物。

優化地，所述溶劑為選自水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、N-甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、苯、甲苯、乙腈、甲酸乙酯、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、環己酮、丁內脂、對二甲苯、三氯苯、乙酸異戊酯、癸烷、四氧化碳、三氯甲烷和二甲亞砜中的一種或多種組成的混合物。

優化地，所述導電骨架為鈦網、覆碳鈦網、不銹鋼網、覆碳不銹鋼網、不銹鋼箔、沖孔不銹鋼箔、鎳箔、沖孔鎳箔、鎳網、鋁箔、沖孔鋁箔、鋁網、銅箔、沖孔銅箔、銅網、銀箔、沖孔銀箔、銀網、沖孔鈦鎳合金箔、鈦鎳合金、鈦鎳合金網、鉛合金箔、沖孔鉛合金箔、鉛合金網、鉛網、泡沫鎳或泡沫銅。

優化地，所述步驟（c）中，加壓時或加壓后冷卻使所述導電劑、粘接劑、多孔炭和導電骨架牢固粘結。

優化地，所述步驟（c）中，使粘接劑處于熔融或半熔融狀態的溫度處于所述粘接劑軟化溫度以及其最高融化溫度之間。

由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：本發明多孔炭電極的制備方法，以多孔炭添加導電劑、粘接劑混和成漿料，把漿料覆在導電骨架上，隨后利用粘接劑熔接的方式使漿料混合物在導電骨架上形成結合牢固的活性層，這樣可避免常規電極制備中易于發生的脫粉、結合力差、膨脹等問題；該方法具有工藝簡單、質量穩定的優點，特別適合超級電容器、電容式海水淡化等方向的活性炭電極制備應用。

具體實施方式